[發(fā)明專利]差分參考電壓緩沖器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810963566.2
• 申請(qǐng)日: 2018-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN108958345B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王妍;胡剛毅;劉濤;王健安;徐代果;陳光炳;付東兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第二十四研究所
• 主分類號(hào): G05F1/56
• 分類號(hào): G05F1/56;H03K19/0175
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 尹麗云

本發(fā)明提供一種差分參考電壓緩沖器，包括：緩沖級(jí)，至少包括第一晶體管和第二晶體管；控制電路，與所述緩沖級(jí)連接，并形成負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，用于產(chǎn)生差分參考電壓；電流補(bǔ)償電路，用于補(bǔ)償控制電路的電阻負(fù)載電流；驅(qū)動(dòng)級(jí)，用于產(chǎn)生輸出差分參考電壓。本發(fā)明可以根據(jù)外部輸入基準(zhǔn)電壓和共模輸入電壓產(chǎn)生差分參考電壓，其共模電壓可單獨(dú)設(shè)置，靈活性高，本發(fā)明通過電流補(bǔ)償電路對(duì)控制電路中的電阻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的電流進(jìn)行補(bǔ)償，使得緩沖級(jí)中跟隨器件的電流不受控制電路影響，能夠產(chǎn)生高精度輸出的差分參考電壓，本發(fā)明中的驅(qū)動(dòng)級(jí)工作于開環(huán)狀態(tài)，具有較快的響應(yīng)速度，從而使得本發(fā)明同時(shí)具備高精度、響應(yīng)快、共模電壓可獨(dú)立設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)，突破了應(yīng)用的限制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種差分參考電壓緩沖器。

背景技術(shù)

在許多集成電路和電路單元中，如模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器，都需要精密而穩(wěn)定的差分基準(zhǔn)電壓源。理想的基準(zhǔn)電壓源不受電源和溫度的影響，在電路中能提供穩(wěn)定的電壓。在模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC中，例如流水線型或逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，由于采樣的電容通常很大，因此，需要一種差分參考電壓緩沖器，對(duì)來自帶隙基準(zhǔn)電路的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行差分轉(zhuǎn)換并緩沖輸出，可以在需要的時(shí)候提供很大的輸出電流，使得電路快速、準(zhǔn)確、高效地完成信號(hào)的建立。

目前，傳統(tǒng)的差分參考電壓緩沖器電路結(jié)構(gòu)通常包括差分電壓源產(chǎn)生電路、緩沖級(jí)和驅(qū)動(dòng)級(jí)三個(gè)部分，其工作原理是：首先，差分電壓源產(chǎn)生電路將基準(zhǔn)電壓進(jìn)行差分轉(zhuǎn)換，輸出差分參考電壓V_refp和V_refn；然后緩沖級(jí)對(duì)差分參考電壓V_refp和V_refn進(jìn)行源極跟隨輸出；最后驅(qū)動(dòng)級(jí)提供低阻抗大電流，輸出差分參考電壓V_REFOUTP和V_REFOUTN，分別等于差分參考電壓V_refp和V_refn，在差分參考電壓緩沖器電路中，緩沖級(jí)結(jié)合驅(qū)動(dòng)級(jí)的結(jié)構(gòu)由于其快速、低功耗的優(yōu)勢(shì)被普遍采用，但是目前現(xiàn)有的差分參考電壓緩沖器也存在著明顯的缺點(diǎn)：一方面，如果為了保證電壓緩沖器的高精度和響應(yīng)速度，就會(huì)造成其差分參考電壓的共模電壓不可單獨(dú)設(shè)置，使緩沖器的應(yīng)用受到了極大限制；另一方面，如果使差分參考電壓的共模電壓能夠單獨(dú)設(shè)置，又會(huì)導(dǎo)致其電阻反饋網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生電流，流入緩沖級(jí)，造成緩沖級(jí)的源跟隨器件的電流與驅(qū)動(dòng)級(jí)中源跟隨器件電流比例與其尺寸比例不相等,使得驅(qū)動(dòng)極的輸出V_REFOUTP和V_REFOUTN與緩沖級(jí)的輸出V_refp和V_refn不相等，存在一個(gè)偏壓,并且，由于電流與柵源電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系與溫度相關(guān)，因此該偏移電壓隨著溫度的變化而變化，導(dǎo)致基準(zhǔn)的性能和穩(wěn)定度下降。。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種差分參考電壓緩沖器，以解決上述技術(shù)問題。

本發(fā)明提供的差分參考電壓緩沖器，包括：

緩沖級(jí)，至少包括第一晶體管和第二晶體管；

控制電路，與所述緩沖級(jí)連接，并形成負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，用于產(chǎn)生差分參考電壓，所述控制電路至少包括第一運(yùn)算放大器、第一電阻、第二電阻和共模反饋電路，所述第一運(yùn)算放大器包括兩個(gè)輸入端，其第一輸入端通過第一電阻分別與第一晶體管的源極和共模反饋電路連接，其第二輸入端通過第二電阻分別與第二晶體管的源極和共模反饋電路連接；

電流補(bǔ)償電路，用于補(bǔ)償控制電路的電阻負(fù)載電流；以及，

驅(qū)動(dòng)級(jí)，用于產(chǎn)生輸出差分參考電壓。

進(jìn)一步，所述電流補(bǔ)償電路包括第二運(yùn)算放大器、第三運(yùn)算放大器、第三電阻和第四電阻；

所述第二運(yùn)算放大器包括兩個(gè)輸入端，其第一輸入端與第一晶體管的源極連接，其第二輸入端通過所述第三電阻與信號(hào)地連接，；